Klassieke mijnbouw

toc

Oppervlaktemijnbouw

Open-pit mijnbouw of dagbouw

Open-pit mijnbouw is de meest gebruikte mijnbouwtechniek wanneer het gaat om nieuwe mijnen. Via deze techniek wordt de bodem volledig afgegraven, en gebeurt het scheiden van de mineralen en het overige bodemmateriaal volledig bovengronds.

De eerste stap in dit ontginningsproces is het delven van het erts. Hierbij wordt eerst de vegetatie verwijderd en de ondergrond afgegraven tot aan de grondlagen die de kostbare ertsen bevatten. Dat zorgt ervoor dat waardevolle ecosystemen volledig ontregeld worden, en de vruchtbare bovenste laag van de bodem (die gevormd wordt door een eeuwenlange opeenvolging van natuurlijke processen en cruciale micro-organismen bevat) verwijderd en vernield wordt.

De afgravingstechniek bestaat uit het stelselmatig opblazen van de bodem wat het bodemmateriaal los doet komen. De grondlagen worden opeenvolgend afgegraven waardoor een komvormige put (pit) ontstaat die een trapstructuur heeft aan de wanden. Deze zorgen ervoor dat transport van het bodemmateriaal mogelijk blijft. De diepte van deze kraters varieert naargelang de mineralen die zich erin bevinden en de prijs van deze mineralen. Hoe dieper wordt gegraven, hoe duurder het wordt, waardoor op een gegeven moment de relatieve ontginningskost de opbrengst overschrijdt. Het is dus mogelijk dat een deel van de mineralen onontgonnen blijft. De kraters kunnen dieptes van meer dan een kilometer bereiken (bijvoorbeeld Yanacocha-mijn in Peru). Om de overblijvende mineralen toch uit de grond te halen, zonder de open-pit mijn nog dieper te maken, wordt deze techniek soms gecombineerd met ondergrondse mijnbouwmethoden.

Het ontgraven bodemmateriaal bestaat uit een mineraalloos en mineraalhoudend gedeelte. Het mineraalloos bodemmateriaal wordt afgevoerd naar hopen van afvalgesteenten en het mineraalhoudend bodemmateriaal wordt afgevoerd naar crushers.

Hier begint de tweede fase, het verpulveringsproces. Hierbij worden de ertsen tot kleinere deeltjes vermalen, gespleten en geschaafd. Dit vergt gigantisch veel energie, wat dit dan ook de meest kostelijke stap maakt in het ontginningsproces. De vermalen ertsen worden gedeponeerd in grote ertshopen (heaps), die een hoogte van meer dan 100m kunnen bereiken.

Om de mineraalatomen (bv. goudatomen, koperatomen…) te scheiden van de restfractie, worden deze hopen besproeid met een chemicaliënoplossing, waardoor zure drainage optreedt. Deze methode wordt heap leaching genoemd en kan o.a. gebruik maken van cyanide in het geval van goud (cyanide heap leaching) of zwavelzuur voor koper of nikkel (Sulfuric acid heap leaching). De mineraalatomen binden zich met deze chemicaliën en vormen complexen die worden opgevangen. Nadien wordt het mineraal uit dit complex gehaald. Deze techniek vereist een enorme hoeveelheid water (per ontgonnen kilogram goud wordt er een miljoen liter grond- en oppervlaktewater gebruikt) en chemicaliën. Veel van deze chemicaliën komen terecht in de omgeving via accidentele lekken of ongelukken, en hoewel het technologisch perfect mogelijk is om de hoeveelheid cyanide in afvalwater te beperken tot < 0.0001%, zijn er nog steeds grootschalige mijnbouwprojecten waar afvalwaterstromen 10% cyanide bevatten door een slechte recuperatie en/of afbraak. Het cyanide ontbindt wel snel in de natuur, eens het in contact komt met zuurstof, maar onder bepaalde vormen kan het in rivieren toch afstanden van 60 kilometer afleggen. Zwemmen in water met een concentratie van een milligram cyanide per liter is dodelijk voor zoogdieren, voor de mens is 0.3mg per deciliter een letale dosis.

Gebruik van Cyanide:
Bij goudmijnbouw moet rekening gehouden worden met een bijkomend en belangrijk risico. De huidige technologie maakt gebruik van cyanide om het goud van de waardeloze rotsen te scheiden. Cyanide is een zeer giftige stof, de dodelijke dosis voor de mens bedraagt 50-200 mg. Bijgevolg moeten tijdens het scheidingsproces voldoende voorzorgsmaatregelen getroffen worden en moeten het gebruikte water en de behandelde rotsen op de gepaste manier behandeld worden. Dat dit niet altijd gebeurt, werd op 30 januari 2000 bewezen in Roemenië. Door een breuk in een dam kwam 50-100 ton cyanide vrij in de Lapus, een rivier van het Tiszabekken. Als gevolg van dit ongeluk stierf in Hongarije meer dan 1200 ton vis. Wanneer cyanide in het milieu terechtkomt, vormen op lange termijn de zware metalen gebonden aan het cyanide echter het grootste probleem. Cyanide breekt relatief snel af, maar zware metalen blijven eeuwig in het milieu.

Deze techniek wordt gebruikt wanneer er laaggradig erts in de bodem te vinden is. Het overgrote deel van het ontgonnen bodemmateriaal is dan ook afval. Hoe waardevoller het mineraal, hoe meer afval. Zo is het bij de ontginning van goud courant dat meer dan 99,9% van het ontgonnen materiaal afval is. De San Martin-mijn in Honduras bijvoorbeeld, heeft een opbrengst van gemiddeld één gram goud per acht ton gesteente (0.0000001%).

Nadat de mijn is uitgeput wordt de open-pit site weer opgevuld met het afvalgesteente. Zeer vaak bevatten de afvalhopen nog cyanideresten. Deze worden simpelweg bedekt met klei en nieuwe aarde, om zogenaamd doorsijpeling te voorkomen. Hiermee wordt de verspreiding van de toxische stoffen echter gewoon vertraagd.

Via promotievideo’s maken mijnbedrijven graag bekend dat ze nadat de mijn is uitgeput de aarde gaan ‘rehabiliteren’ (of herstellen). Met technieken als fytoremediatie worden mijnsites bedekt met planten, waardoor het lijkt alsof de aarde zich snel herstelt. Om meer effectief te zijn zou een dergelijke aanpak echter van bij het opstarten van de mijn onderdeel moeten vormen van het ‘business plan’. De bovenste vruchtbare laag van de bodem (die bij het begin wordt weggehaald) zou dan kunnen worden bewaard om later bij de rehabilitatie opnieuw te gebruiken. Lokale plantensoorten en micro-organismen zouden moeten worden verzameld en gecultiveerd om achteraf opnieuw op de site te planten, enz. Lokale gemeenschappen zouden kunnen worden betrokken om het lokale ecosysteem te herstellen en duurzaam te onderhouden. In werkelijkheid wordt phytoremediatie echter zelden zo grondig aangepakt en vormt het hoogstens een lapmiddel achteraf. Mijnsites worden vaak ongerehabiliteerd (en dus sterk vervuild) achtergelaten.

Studies spreken van een hersteltijd die langer kan zijn dan duizenden jaren. De verontreiniging blijft dus gewoon bestaan of via doorsijpeling zelfs doorgaan. De uitgeputte mijnbouwsites blijven dan ook lang nadat de mijnen zijn uitgeput met hekken omringd om te voorkomen dat dieren eten van de gecontamineerde planten.

Strip mining en quarrying

Dit zijn twee gelijkaardige technieken als open-pit mijnbouw, maar deze worden in het algemeen minder gebruikt. Enkel voor steenkool en siergesteenten zijn deze technieken relevant.

Ondergrondse mijnbouw

Sublevel caving

Sublevel caving is een techniek die gebruikt wordt op het moment dat dagbouw niet meer economisch haalbaar is en de ertsafzetting steil en diep is. De ertsen worden vanuit verschillende tussenniveaus ontgonnen vanuit boortunnels met behulp van explosieven. De rots- en ertsmassa wordt van onderuit afgevoerd.

Voorbeeld: Goldex goudmijn in Quebec, Canada

Block caving

Block caving is een ondergrondse mijnbouwtechniek die soms toegepast wordt onder open-pit mijnen. Het is een techniek waarbij er verschillende trechtervormige gaten geboord worden onder een te ontginnen massieve blok erts. Door de zwaartekracht verpulvert het bovenliggende erts en stroomt het als het ware naar de afvoertunnels. Van daaruit verzamelt men het erts en wordt het afgevoerd naar de oppervlakte. Dit proces kan een een bovengronds zichtbare verzakking veroorzaken.

Voorbeeld: de Northpark koper- en goudmijn in New South Wales, Australië.

Room and pillar mining

“Room and pillar mining” of “bord and pillar mining” is een mijnbouwtechniek geschikt voor horizontale ertsafzettingen. Erts wordt ontgonnen in een horizontale ruimte waarbij pijlers onaangeroerd blijven, deze zorgen voor de stabiliteit van de ruimte. Er zijn ook verschillende grotere pijlers die verschillende ruimtes creëren die onafhankelijk van elkaar zijn in geval van instorting.

Voorbeeld: Plutonic goudmijn in Australië

Blasthole stoping

Blasthole stoping is een techniek die toegepast wordt wanneer er steile regelmatig afgelijnde ertsafzettingen zijn en het gesteente sterk is.
Sublevel stoping en vertical retreat (VCR) mining zijn twee variaties op deze techniek

Voorbeeld Blasthole Stoping:  Fruta Del Norte goud- en zilvermijn in Ecuador.

Shrinkage stoping

Deze techniek wordt gebruikt bij smalle steile ertsafzettingen. Erts wordt van onder naar boven toe gebroken in horizontale lagen. Het gebroken erts laat men grotendeels ter plaatse totdat de volledige laag gebroken is. Daarna voert men het erts af van onder uit.

Voorbeeld: de Sleeping Giant goudmijn in Quebec, Canada.

Cut and fill stoping

Cut and fill stoping is een mijnbouwtechniek die in veel situaties kan toegepast worden.
Erts wordt in horizontale of licht hellende lagen ontgonnen, waarna de open ruimte heropgevuld wordt met nutteloze rotsresten, zand of mijnafval. Deze hervulde laag wordt soms nog gestabiliseerd met beton.

Voorbeeld: Crixas goudmijn in Goias, Brazilië